Az OCXO az angol sütővezérelt X-tal (kristály) oszcillátor rövidítése , amely francia fordításban "termosztáttal vezérelt kvarcoszcillátor". A kifejezés a kvarc oszcillátor hőmérsékletének szabályozására szolgáló technikát jelöl, annak érdekében, hogy javítsa a frekvencia pontosságát , és kijelöli a technikát megvalósító elektronikus alkatrészeket is .
A kvarckristály piezoelektromos anyag, amelyet széles körben használnak rezonátorként az elektronikus oszcillátorokban frekvenciajelek előállítására. Egy OCXO egyik típusa a kristály oszcillátor többek között: VCXO , TCXO , MCXO stb Ez egy klasszikus oszcillátor (rezonátor és egy olyan oszcilláló elektronikus áramkör) helyezünk egy termikusan szigetelt kamra egy radiátor (gyakran teljesítmény tranzisztor ) és annak szabályozása áramkört .
A sütő állandó hőmérsékleten marad. De mivel egy OCXO hőszabályozása csak meleget képes (nem hűlni), a ház hőmérsékletének magasabbnak kell lennie, mint az alkatrész által tapasztalt legmagasabb környezeti hőmérséklet. Például −40 ° C és 60 ° C közötti üzemelés esetén 75 ° C-on történő szabályozás szokásos. A vágott (azaz alakja) a kvarc kristály meghatározza a hőmérséklet-intervallumban, ahol a rezonáns frekvenciája a kvarc változik kicsit. Az SC vágás (a stressz kompenzált vágás rövidítése ) és az AT vágás a legszélesebb körben használatos. Az SC-vágás optimális stabilitása 70 ° C és 90 ° C , az AT-vágás 25 ° C körüli . Figyelembe véve az OCXO-k jelenlegi üzemi hőmérsékletét 75 ° C , az SC-vágás hatékonyabb, de az AT-vágás könnyebben előállítható és olcsóbb.
Ami a felhasználási korlátokat illeti, az OCXOS-nak az indításkor néhány percig tartó bemelegedési időre van szüksége a kívánt hőmérsékletre történő beállításhoz és a stabil működési frekvencia eléréséhez. Nagyobb fogyasztásuk van, mint a kvarc szobahőmérsékleten történő működtetése, a fűtéshez szükséges teljesítmény miatt : induláskor egyes OCXO-k 1 A- nál nagyobb áramot képesek fogyasztani . A burkolat és a hőszigetelés is növeli az alkatrész méretét. Ezért nem alkalmasak hordozható vagy akkumulátoros alkalmazásokra .
A stabilitási teljesítményt a frekvencia változása határozza meg egy meghatározott időtartam alatt és meghatározott környezeti feltételek mellett. Ezt ppm-ben vagy 10-ben adják meg. Az OXXO-k és származékaik a leghatékonyabb kristályoszcillátorok , csak az atomórák pontosabbak. Rövid távú stabilitásuk kitűnő, 1 s- nál 1 × 10 −12 nagyságrendű , ezt korlátozza az elektronika zaja. Hosszú távon, a frekvencia sodródik az öregedés miatt a kvarc kristály . A kültéri hőmérséklet változásaival összehasonlítva az OCXO-k akár 1000-szer stabilabbak, mint egy egyszerű kristályoszcillátor. Figyelembe véve a hőhatásokat és az öregedést, az OCXO egyéves pontosságának tipikus értéke 5 × 10 −7 .
| Kvarc oszcillátor | Atomóra | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| XO | TCXO | MCXO | OCXO | Rubídium | Cézium | |
| Pontosság (évente) | 10 - 100 ppm | 2 × 10 −8 | 5 × 10 −8 | 1 × 10 −8 | 5 × 10 −10 | 2 × 10 −11 |
| Öregedés (évente) | 5 × 10 −7 | 2 × 10 −8 | 5 × 10 −9 | 2 × 10 −10 | 0 | |
| Hőmérsékleti stabilitás (intervallum) |
10 - 50 ppm | 5 × 10 −7 ( −55 - 85 ° C ) |
3 × 10 −8 ( −55 - 85 ° C ) |
1 × 10 −9 ( −55 - 85 ° C ) |
3 × 10 -10 ( -55 hogy 68 ° C-on ) |
5 × 10 −11 ( −28 - 65 ° C ) |
| Stabilitás (1s) | 1 × 10 −8 | 3 × 10 −10 | 1 × 10 −12 | 3 × 10 −12 | 5 × 10 −11 | |
| Súly | 20 g | 50 g | 100 g | 200 - 500 g | 1,5 - 2,5 kg | 10 - 20 kg |
| Fogyasztás | 0,02 W | 0,04 W | 0,04 W | 0,6 W | 20 W | 30 W |
Ez a táblázat a fő referenciafrekvencia-generációs technológiák fő teljesítménykritériumait veszi figyelembe.
A teljesítmény tekintetében más kritériumok léteznek: a fáziszaj fontos jellemző az adó és vevő számára a távközlés területén. Egyes alkalmazásokban figyelembe kell venni a kvarc mechanikai igénybevételekre, például rezgésekre és sokkokra , vagy az űrtartomány sugárzással szembeni ellenállására vonatkozó adatokat.
A technikákat tekintve vannak eltérések az OCXOS körül. Hőszigetelés javítható beágyazásával két szekrény egyik a másikban, OCXOS dupla sütő kapunk elérte a stabilitás a sorrendben 1 × 10 -10 egy tartományában a használat a -40 ° C és 75 ° C-on . Ugyanezen céllal más modellek vákuumcsomagolást használnak az alkatrész belsejében, vagy csak a kvarc körül. A hibrid technológiák úgy működnek, hogy egy OCXO-t társítanak egy külső referenciához. Tüntetők készültek összekötni egy OCXO atomórát a Rubídiumban . Az elv az, hogy a rubídiumot periodikusan be kell indítani a kvarc frekvenciájának alaphelyzetbe állítása érdekében, majd az energia megtakarítása érdekében le kell állítani. A frekvencia egy OCXO is alá van rendelve a rádiójeleket a szinkronizálás , mint a GPS szerezni stabilitásának 1 × 10 -12 , a hosszú távú (lásd GPS-vezérelt oszcillátor (fr) ). Újabban meg kell említeni, hogy néhány, a kereskedelemben kapható miniatűr OCXO komponens valójában VCOCXO vagy TCOCXO , vagyis mind termosztáttal vezérelt, mind kompenzált vagy elektronikusan vezérelt.
Az első kvarc oszcillátort WG Cady találta ki 1921-ben. A hőmérsékletet a kvarc bizonytalanságának fő tényezőként azonosítva gyorsan megjelentek az OCXO-k: 1929-ben négy OCXO ( GT-vágással ) volt a Nemzeti Iroda által generált frekvencia mércéje. az Egyesült Államok szabványainak . A hőmérséklet-kompenzált kvarckristály-darabolások terén rendszeresen haladnak: az első AT-vágású típusú vágást 1934-ben fejlesztették ki.
Az 1950-es évek végéig a kvarc körüli elektronika vákuumcsöveken alapult , a ház fűtését váltóárammal látták el . Az OCXO térfogata ekkor 1600 cm 3 nagyságrendű . A 60-as években a tranzisztorok bevezetése az elektroncsövek helyett sok fejlesztést tesz lehetővé. A burkolat fűtőelemei is fejlődnek: egyenárammal látják el, amely kiküszöböli a régi fűtők váltakozó áramának a kimeneti frekvencia spektrumán kiváltott zavarait. Anyagilag a vezetékes fűtési ellenállásokat ( huzalozási ellenállás (en) ) termisztorok helyettesítették, amelyeket viszont az 1970-es években erőtranzisztorok váltottak ki. Az SC-kivágás tulajdonságait 1974 - ben jósolták. SC- kvarc. Vágott termékek 1976-tól kezdődően hagyja, hogy az előmelegítési idő legfeljebb 3 perccel csökkenjen.
A 90-es évek végén, e technológiák integrálásával, a 8 cm 3- nél kisebb űrméretű alkalmazásokhoz használt OCXO-k hasonló teljesítményt nyújtanak az 50-es állványok OCXO-jaival, miközben százszor kisebbek és 100-szor kevesebbet fogyasztanak, mint elődeik.
en) John R. Vig, kvarckristályos rezonátorok és oszcillátorok a frekvenciaszabályozáshoz és az időzítéshez - oktatóanyag ,2004. március, 292 p. ( online olvasás )